ZnO纳米材料的制备与应用VIP免费

1.1 纳米材料概述 上世纪70 年代纳米颗粒材料问世，80 年代中期在实验室合成了纳米块体材料，80 年代中期以后，成为材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点。纳米材料研究的内涵不断的扩大，从最初的纳米颗粒（纳米晶、纳米相、纳米非晶等）以及由它们组成的薄膜与块体，到纳米丝、纳米管、微孔和介孔材料（包括凝胶和气凝胶）[1]。 纳米微粒的粒径一般在 1～100nm，具有粒子尺寸小、比表面积大、表面原子数多、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增大等特点，其组成的材料具有量子尺寸效应、表面效应、体积效应和宏观量子隧道效应，不同寻常的电学、磁学、光学和化学活性等特性，已在化工、制药、微电子、环境、能源、材料、军事、医学等领域展示了广泛的应用前景[2]。 1.2 氧化锌（ZnO）概述 氧化锌（ZnO）是一种新型无机化工材料，它既是性能优良的压电、热电和铁电材料，同时也是一种新型的宽禁带半导体材料，被广泛应用于橡胶、染料、油墨、涂料、玻璃、压电陶瓷、气体传感器、图像记录材料、光电子及日用化工等领域，特别是纳米ZnO 用于毛织物的后整理，使织物具有抗菌除臭、消毒、抗紫外线的功能，国内外在纳米ZnO 制备和应用领域的研究正在不断的加强和深化。目前己经制备出了多种不同形貌的ZnO 一维纳米材料，并在激光、场发射、光波导、非线性光学等领域上有了新的用途[3]。 1.2. 1 纳米ZnO 的性质 纳米氧化锌为白色粉末，其粒子尺寸小，比表面积大，因而它具有明显的表面与界面效应、量子尺寸效应、体积效应和宏观量子遂道效应以及高透明度、高分散性等特点，使其在化学、光学、生物和电学等方面表现出许多独特优异的物理和化学性能。室温下，ZnO 禁带宽度约为3.37eV，是一种新型的宽禁带直接带隙化合物半导体材料。其激子束缚能高达 60meV，在室温下不会全部分解，这意味着 ZnO 光致发光和受激辐射具有较低的闭值，因而更易在室温下实现高效受激发射。ZnO 被认为是一种更合适的用于室温或更高温度下的紫外光发射材料。纳米ZnO 作为优异的半导体氧化物材料，在光电、化学方面表现出其他材料无可比拟的优越性能，主要是显著的量子限域效应和强烈的紫外吸收、低闽值高效光电特性、紫外激光发射以及压电、光催化及载流子传输等方面性质。此外，ZnO 材料还具有高的熔点和热稳定性、制备简单、高机械强度和较低的电子诱生缺陷等优点，是一种来源广泛、成本低、毒性小，具有生物相容性的天然材料[4]。 1.2.2 ZnO材料制...